Центробежный одноступенчатый насос

Изобретение относится к области гидромашиностроения, а именно к центробежным одноступенчатым насосам для перекачивания жидкостей. Насос содержит корпус с полуспиральными каналами подвода и спиральным каналом отвода рабочей жидкости и установленное в нем сменное рабочее колесо. Колесо выполнено однопоточным с проточной частью, сообщенной только с одним из полуспиральных каналов подвода. В другом полуспиральном канале подвода установлен уплотняющий элемент, образующий вместе с корпусом щелевое уплотнение, симметричное щелевому уплотнению, образованному между покрывным диском рабочего колеса и корпусом. За рабочим колесом установлено выходное направляющее устройство. Изобретение направлено на повышение экономичности центробежного одноступенчатого насоса двухстороннего входа на магистральных трубопроводах, эксплуатируемого при низких подачах рабочей среды за счет повышения КПД сменного рабочего колеса насоса. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области гидромашиностроения, а именно к центробежным, одноступенчатым насосам для перекачивания жидкостей, используемых в тепловой и атомной энергетике, водоснабжении, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, нефтяном трубопроводном транспорте и других областях промышленности.

Известен центробежный одноступенчатый насос, содержащий корпус с полуспиральными каналами подвода рабочей жидкости к рабочему колесу и спиральным отводом из него и само рабочее колесо, выполненное двустороннего входа (патент №110808, опубл. 27.11.2011).

Центробежные насосы двухстороннего входа со спиральным отводом широко используется на магистральных трубопроводах, подтверждая собственную высокую экономичность и надежность при номинальных подачах. Вместе с тем, технология ввода в действие и эксплуатация магистральных трубопроводов требуют изменения подачи насосов. Так, на первом этапе эксплуатации перекачивание нефти зачастую проводится при подаче, составляющей менее половины от номинальной, а на втором этапе - примерно две трети от номинальной подачи. Для эффективной работы насоса установленное в нем рабочее колесо должно быть рассчитано на оптимальную подачу. В этой связи для обеспечения максимально эффективной работы насоса при его различных подачах рабочее колесо выполняется сменным. В существующих магистральных насосах предусмотрены основной и сменные роторы с рабочими колесами двустороннего входа (двухпоточные рабочие колеса). Так, например, при уменьшенных подачах в один и тот же корпус насоса устанавливается двухпоточное рабочее колесо меньшего размера, чем для номинальной подачи. Замена рабочих колес приводит к повышению экономичности и надежности по сравнению с работой насоса с основным ротором на этих режимах.

Вместе с тем, сменные двухпоточные рабочие колеса с параметрами, соответствующими коэффициенту быстроходности Ns менее 120, из-за сниженного теоретически возможного гидравлического КПД не обеспечивают достаточного повышения экономичности работы насоса.

Кроме того, для определенных условий работы насоса при его некоторых заданных параметрах требуется применение двухпоточных рабочих колес с очень низким коэффициентом быстроходности Ns. Вместе с тем, рабочие колеса с низким Ns имеют узкие проходные сечения каналов, что усложняет выполнение отливки колеса и требует применение дорогостоящих технологий. Также рабочие колеса с низким Ns имеют малый кпд.

Задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является повышение экономичности центробежного одноступенчатого насоса двухстороннего входа на магистральных трубопроводах, эксплуатируемого при низких подачах рабочей среды, за счет повышения КПД сменного рабочего колеса насоса.

Задача решается тем, что в центробежном одноступенчатом насосе, содержащем корпус с полуспиральными каналами подвода и спиральным каналом отвода рабочей жидкости и установленное в нем сменное рабочее колесо, последнее выполнено однопоточным с сообщением его проточной части только с одним из полуспиральных каналов подвода рабочей жидкости, причем в другом полуспиральном канале подвода рабочей жидкости установлен уплотняющий элемент, образующий вместе с корпусом щелевое уплотнение, симметричное щелевому уплотнению, образованному между покрывным диском рабочего колеса и корпусом, при этом за рабочим колесом установлено выходное направляющее устройство.

Уплотняющий элемент может быть выполнен в виде диска или в виде кольцевого пояска, соединенного с основным диском рабочего колеса, а выходное направляющее устройство может быть выполнено либо в виде лопаточного направляющего аппарата, например в виде двухканальной спиральной вставки, либо в виде безлопаточного диффузора. При этом либо уплотняющий элемент в виде диска, либо само рабочее колесо со стороны кольцевого пояска могут быть выполнены с разгрузочными отверстиями.

Выполнение сменного рабочего колеса однопоточным с сообщением его проточной части только с одним из полуспиральных каналов подвода рабочей жидкости, позволяет повысить КПД рабочего колеса, особенно с параметрами, соответствующими коэффициенту быстроходности, лежащему в диапазоне Ns=70÷120, за счет использования конструкции, наиболее оптимальной для данных условий работы насоса.

Установка в другом полуспиральном канале подвода рабочей жидкости уплотняющего элемента, образующего вместе с корпусом щелевое уплотнение, симметричное щелевому уплотнению, образованному между покрывным диском рабочего колеса и корпусом, позволяет организовать симметрично расположенные щелевые уплотнения, разгружающие ротор от остаточной осевой силы. Выполнение уплотняющего элемента возможно как в виде отдельной детали, преимущественно диска, так и в виде выполненного совместно с рабочим колесом кольцевого пояска. Выполнение разгрузочных отверстий на диске или на самом рабочем колесе также способствуют разгрузке ротора от остаточной осевой силы.

Установка за рабочим колесом выходного направляющего устройства позволяет минимизировать потери в рабочих характеристиках насоса (преобразование кинетической энергии в потенциальную с наименьшими потерями в отводе насоса) и произвести согласование потока на выходе из рабочего колеса.

В качестве выходного направляющего устройства может использоваться лопаточный направляющий аппарат(двухканальная спиральная вставка) или безлопаточный диффузор.

Изобретение поясняется графически, где на фиг. 1 представлен схематичный продольный разрез насоса с уплотняющим элементом в виде кольцевого пояска и с лопаточным направляющим аппаратом на выходе из рабочего колеса; на фиг. 2 представлен схематичный продольный разрез насоса с уплотняющим элементом в виде диска и с безлопаточным диффузором на выходе из рабочего колеса.

Центробежный одноступенчатый насос содержит корпус 1 с двумя каналами 2 и 3 подвода рабочей жидкости и спиральным каналом 4 отвода. В корпусе 1 установлен сменный ротор с рабочим колесом 5. Проточная часть рабочего колеса 5 сообщена только с одним из каналов подвода рабочей жидкости, например, каналом 2. В канале 3 установлен уплотняющий элемент 6, образующий вместе с корпусом (а именно с уплотнительным кольцом 7 в корпусе 1) щелевое уплотнение, которое является симметричным щелевому уплотнению, образованному между покрывным диском рабочего колеса 5 и корпусом 1 (а именно, уплотняющим кольцом 8 в корпусе 1). Уплотняющий элемент 6 может быть выполнен в виде кольцевого пояска (см. фиг. 1), который может быть выполнен вместе с основным диском рабочего колеса, как его элемент, или в виде диска (см. фиг. 2), выполненного в виде отдельной детали.

Однопоточное рабочее колесо 5 спроектировано таким образом, что обеспечивает согласование его выходной части со спиральным отводом 4. Для максимально эффективного преобразования энергии в отводе 4, в зависимости от требуемого напора, характеристик рабочего колеса одностороннего входа и конструктивных особенностей самого отвода 4, за рабочим колесом 5 установлено выходное направляющее устройство, которое может быть выполнено в виде лопаточного направляющего аппарата 9, например в виде двухканальной спиральной вставки (фиг. 1), сопрягающейся с языками спирального отвода 4 и обеспечивающей безударное течение потока во всем выходном канале без существенного снижения гидравлического напора. Выходное направляющее устройство может быть также выполнено в виде безлопаточного диффузора (фиг. 2), выполненного в виде дисков 10.

Поскольку изначально при номинальных подачах насоса в нем используется рабочее колесо двухстороннего входа корпус 1 насоса содержит два канала 2 и 3 подвода рабочей жидкости к рабочему колесу. При установке однопоточного рабочего колеса 5, сообщенного с каналом 2 подвода рабочей жидкости, во втором канале 3 устанавливается уплотняющий элемент 6 с целью образования симметричных щелевых уплотнений рабочего колеса насоса 5. Это позволяет разгрузить ротор от остаточной осевой силы. Разгрузке ротора также могут способствовать разгрузочные отверстия 11, выполненные на рабочем колесе 5 (фиг. 1).

Как известно, рабочие колеса имеют свой максимальный гидравлический КПД при коэффициенте быстроходности (Ns), находящемся в диапазоне диапазоне 120-180 (см. А.И. Степанов. Цетробежные и осевые насосы. Теория, конструирование и применение / А.И. Степанов [пер. с англ. инж. М.Я. Лейферова и к.т.н. М.В. Поликовского]; [под ред. д.т.н. проф. В.И. Поликовского]. - Москва, Гос. НТИ Машиностроительной л-ры, 1960, стр. 82, фиг. 1.5.). Таким образом, если требуемые параметры сменного ротора соответствуют коэффициенту быстроходности меньше 120, то КПД рабочего колеса падает, причем, чем меньше коэффициент быстроходности, тем меньше значение КПД. Кроме того, рабочие колеса с низким Ns имеют узкие проходные сечения каналов, что усложняет выполнение отливки колеса и требует применение дорогостоящих технологий. Так, например, для насоса с подачей - 650 м3/ч, напором - 260 м и частотой вращения - 3000 об/мин. коэффициент быстроходности двухпоточного рабочего колеса составляет Ns=51. Коэффициент быстроходности однопоточного колеса для данных параметров значительно выше и входит в диапазон Ns=70÷120.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить экономичность работы центробежных насосов с двухсторонним входом, использующих на номинальных режимах своей работы двухпоточные рабочие колеса, на режимах со сниженной подачей, за счет обеспечения возможности установки на данных режимах работы насоса однопоточного рабочего колеса.

1. Центробежный одноступенчатый насос, содержащий корпус с полуспиральными каналами подвода и спиральным каналом отвода рабочей жидкости и установленное в нем сменное рабочее колесо, отличающийся тем, что рабочее колесо выполнено однопоточным с проточной частью, сообщенной только с одним из полуспиральных каналов подвода рабочей жидкости, причем в другом полуспиральном канале подвода рабочей жидкости установлен уплотняющий элемент, образующий вместе с корпусом щелевое уплотнение, симметричное щелевому уплотнению, образованному между покрывным диском рабочего колеса и корпусом, при этом за рабочим колесом установлено выходное направляющее устройство.

2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что уплотняющий элемент выполнен в виде диска.

3. Насос по п. 1, отличающийся тем, что уплотняющий элемент выполнен в виде кольцевого пояска, жестко соединенного с основным диском рабочего колеса.

4. Насос по п. 3, отличающийся тем, что рабочее колесо со стороны кольцевого пояска выполнено с разгрузочными отверстиями.

5. Насос по п. 2 или 3, отличающийся тем, что выходное направляющее устройство выполнено в виде лопаточного направляющего аппарата.

6. Насос по п. 5, отличающийся тем, что лопаточный направляющий аппарат выполнен в виде двухканальной спиральной вставки.

7. Насос по п. 1, отличающийся тем, что выходное направляющее устройство выполнено в виде безлопаточного диффузора.



 

Похожие патенты:

Рабочая лопатка (10) осевого компрессора, содержащая хвостовик (11), посредством которого она крепится на диске ротора осевого компрессора, и перо (12), служащее для отклонения потока, причем перо (12) имеет входную кромку (14), выходную кромку (15), а также проходящую между входной кромкой (14) и выходной кромкой (15) сторону нагнетания (16) и проходящую также между входной кромкой (14) и выходной кромкой (15) сторону всасывания (17), и причем входная кромка (14), выходная кромка (15), сторона нагнетания (16) и сторона всасывания (17) сообща определяют профиль пера (12) в значениях х, у, z декартовых координат таким образом, что первые и вторые координаты профиля или значения х, у координат при их соединении непрерывными дугами описывают соответственно гладкий разрез профиля на радиальной высоте разреза вдоль третьей координаты профиля или вдоль третьего значения z координаты и что соединение радиальных разрезов профиля со сглаживающей функцией описывает профиль пера (12), причем в зоне каждого радиального разреза профиля максимальная толщина профиля лежит в диапазоне 45-52% длины хорды (18), проходящей от входной кромки (14) в направлении выходной кромки (15) и между стороной нагнетания (16) и стороной всасывания (17).

Газотурбинная установка содержит ступень сжатия воздуха, имеющую по меньшей мере одно рабочее колесо компрессора, входной воздушный трубопровод, связанный с упомянутой ступенью сжатия, первое уплотнительное устройство, расположенное между передним участком рабочего колеса компрессора и входным воздушным трубопроводом и содержащее по меньшей мере одну уплотнительную прокладку, канал транспортировки воздуха, сжимаемого рабочим колесом.

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в центробежных топливных насосах, имеющих системы, обеспечивающие отключение насоса с одновременным охлаждением его элементов.

Группа изобретений относится к роторным машинам для транспортировки текучей среды, требующей охлаждения или нагревания механических уплотнений машины для обеспечения их работоспособности.
Изобретение относится к насосной технике. Центробежный насос содержит установленный между шнеком и рабочим колесом выправляющий аппарат (ВА).

Настоящее изобретение относится к технике очистителей воздуха, а более конкретно - к воздухоочистителю с воздушной трубой. Воздушная труба для воздухоочистителя содержит канальный вентилятор в своем впускном отверстии и осевой вентилятор в своем выпускном отверстии, причем на внутренней стенке трубы между канальным вентилятором и осевым вентилятором сформирован дефлектор, выполненный с возможностью возмущения воздушного потока, который всасывается в трубу посредством канального вентилятора, направляется к осевому вентилятору вдоль по внутренней стенке трубы и высвобождается через осевой вентилятор, так чтобы вынудить по меньшей мере часть воздушного потока, направляемого к осевому вентилятору, отклониться от внутренней стенки трубы, при этом дефлектор содержит направленный внутрь выпуклый участок, сформированный на внутренней стенке трубы, выпуклый участок имеет форму возвышающейся округлости, и указанная округлость содержит поверхность стороны набегающего потока, обращенную к канальному вентилятору и имеющую дугообразный профиль.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к устройству для перекачивания крови, включающее корпус, ротор, являющийся осевым рабочим колесом с лопатками, имеющими корневые и свободные периферийные части, и спрямляющий аппарат, которые размещены внутри статорной обмотки электродвигателя.

Изобретение относится к насосной технике. Центробежный насос содержит установленный между шнеком и рабочим колесом выправляющий аппарат (ВА).

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано в установках электроцентробежных насосов для измельчения твердых абразивных частиц, содержащихся в перекачиваемой жидкости при скважинной добычи нефти.

Узел (2) рабочего колеса для радиальной вращающейся машины содержит ступицу (4) с лопатками, имеющую первую обращенную в радиально наружном направлении поверхность (11), имеющую криволинейный профиль, выполненный с обеспечением отклонения осевого потока текучей среды в радиальный центробежный поток, и дефлектор (3, 14), имеющий вторую обращенную в радиально наружном направлении поверхность (12, 13), отклоняющую текучую среду.

Изобретение относится к сборке набора рабочих колес, расположенных смежно друг с другом в осевом направлении и имеющих соответствующие сквозные осевые. Используют по меньшей мере два осевых стяжных стержня, как минимум с одним соединительным элементом, который в осевом направлении расположен смежно с двумя рабочими колесами соответственно на двух его сторонах и имеет сквозное осевое отверстие.

Изобретение касается суспензионного насоса. Насос содержит насосный узел с наружным корпусом, имеющим первый и второй подкомпоненты корпуса, крыльчатку, имеющую коническое отверстие с конической резьбой, и комбинацию силовой рамы, основания, гильзы подшипника и приводного вала.

Изобретение касается суспензионного насоса. Насос содержит насосный узел с наружным корпусом, имеющим первый и второй подкомпоненты корпуса, крыльчатку, имеющую коническое отверстие с конической резьбой, и комбинацию силовой рамы, основания, гильзы подшипника и приводного вала.

Объектом изобретения является крышка (1) центробежного компрессора, предназначенная для крепления на картере (13, 15) газотурбинного двигателя и содержащая множество отверстий (16).

Объектом изобретения является крышка (1) центробежного компрессора, предназначенная для крепления на картере (13, 15) газотурбинного двигателя и содержащая множество отверстий (16).

Изобретение относится к насосам центробежным модульным, используемым для добычи жидкостей из скважин. Насос центробежный модульный содержит насосные модули с соединительными деталями, выполненными в виде вилки с кольцевыми проточками под стопорные полукольца.

Изобретение относится к насосам центробежным модульным, используемым для добычи жидкостей из скважин. Насос центробежный модульный содержит насосные модули с соединительными деталями, выполненными в виде вилки с кольцевыми проточками под стопорные полукольца.

Металлический корпус насоса с облицовкой из фторалкокси-полимера (PFA), применяемый при работе с вызывающими коррозию жидкостями, содержит всасывающую камеру с облицовкой из PFA, а также спиральную камеру с облицовкой из PFA для размещения в ней рабочего колеса.

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано при изготовлении погружных центробежных насосных агрегатов, предназначенных для комплектации насосных установок, используемых в нефтедобывающей и других отраслях при подъеме и перекачивании среды.

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано при изготовлении погружных центробежных насосных агрегатов, предназначенных для комплектации насосных установок, используемых в нефтедобывающей и других отраслях при подъеме и перекачивании среды.
Изобретение относится к насосной технике. Центробежный насос содержит установленный между шнеком и рабочим колесом выправляющий аппарат (ВА).

Изобретение относится к области гидромашиностроения, а именно к центробежным одноступенчатым насосам для перекачивания жидкостей. Насос содержит корпус с полуспиральными каналами подвода и спиральным каналом отвода рабочей жидкости и установленное в нем сменное рабочее колесо. Колесо выполнено однопоточным с проточной частью, сообщенной только с одним из полуспиральных каналов подвода. В другом полуспиральном канале подвода установлен уплотняющий элемент, образующий вместе с корпусом щелевое уплотнение, симметричное щелевому уплотнению, образованному между покрывным диском рабочего колеса и корпусом. За рабочим колесом установлено выходное направляющее устройство. Изобретение направлено на повышение экономичности центробежного одноступенчатого насоса двухстороннего входа на магистральных трубопроводах, эксплуатируемого при низких подачах рабочей среды за счет повышения КПД сменного рабочего колеса насоса. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх